ASTM D4482-11 橡膠性能標準試驗方法 - 拉伸循環疲勞

美國材料與試驗協會（ASTK）發布的標準「ASTM D4482-11橡膠性能的標準測試方法-拉伸循環疲勞」描述了一種確定橡膠化合物在拉伸-應變循環下的疲勞壽命的測試方法。 在此測試期間的部分週期內，電壓放鬆至零值。樣本經過測試，不存在故意造成的缺陷、切口或裂縫。測試樣本的完全破裂表示測試失敗。

這些測試結果和服務之間沒有給出或暗示明確的相關性。這是由於服務條件的多變性所造成的。這些測試程序提供的數據可用於比較評估橡膠化合物抵抗（動態）拉伸循環疲勞的能力。

此測試方法包括確定不同延伸速率下的疲勞壽命的程序。應力循環是指定測試設備類型的特徵。疲勞測試經驗表明，疲勞壽命可能具有廣泛的非常態分佈，因此取決於化合物的較大標準偏差。例如，天然橡膠的分佈比許多合成橡膠要窄。因此，可能需要大量樣本才能達到所需的精確度。應考慮每種橡膠化合物的標準差來比較不同的橡膠化合物。

本測試方法產生的疲勞數據主要提供了橡膠硫化物的裂紋起始行為的估計，並且僅提供了對裂紋擴展速率的非常近似的測量。所獲得的資訊可能有助於預測現役化合物的彎曲壽命性能。然而，使用者應該意識到，在實際使用中，產品會受到許多其他疲勞因素的影響，而這些因素無法透過該測試方法進行測量。

簡而言之，該測試確定橡膠化合物在受到連續拉伸應變循環時的疲勞壽命。樣本經過測試完好無損，沒有切口、裂縫或缺陷。測試樣品的完全破裂表示測試失敗，因此任何缺陷都可能成為不良的催化劑。

雖然透過此測試方法獲得的資訊可用於預測化合物在實際使用中的彎曲壽命性能（彎曲疲勞），但現實環境中還有許多其他疲勞因素無法透過此測試方法測量。然而，此測試程序產生的數據可用於比較評估橡膠化合物承受長週期疲勞的能力。當從一系列可能的選項中評估橡膠化合物的適用性時，這尤其有用。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• 伸長率是試樣伸長後的長度與未伸長時的長度之比，其計算方法依標準規定。
• 疲勞壽命是導致給定數量的樣本失效所需的循環次數的幾何平均值或中位數。
• 疲勞壽命定義為導致試樣失效、完全破裂或分離所需的總循環數。
• 應變能表示使樣品變形至指定應變所需的每單位體積的能量。它透過應力-應變曲線下的面積來測量，以kJ/m3表示。

在測試過程中，啞鈴試樣以恆定頻率和一系列固定的最大伸長率進行週期性拉伸，使得溫度幾乎不上升或不上升。這種週期性的伸展動作就稱為伸展。由於彎曲，通常由自然發生的缺陷引起的裂縫會擴大並最終導致失效，定義為試樣的完全破裂。記錄失效的循環次數（疲勞壽命）。

本試驗方法中的疲勞是指由於試樣中缺陷的增加而導致的斷裂失效機制。疲勞並不是指在高頻彎曲試驗中橡膠的物理化學結構突然發生變化，導致溫度顯著升高。

疲勞壽命可以在幾種不同的延伸速率下確定，並繪製為對數（疲勞壽命）延伸率或對數（應變能量）的函數。對於具有相似應力-應變特性和相同聚合物體系的橡膠硫化物的有限比較，可以使用單一伸長率或對數（應變能）。

此測試方法涵蓋了確定不同延伸速率下的疲勞壽命的程序。應變循環是特定類型測試儀器的特徵。疲勞測試經驗表明，疲勞壽命可能具有廣泛的非常態分佈，因此取決於化合物的較大標準偏差。例如，天然橡膠的分佈比許多合成橡膠要窄。因此，可能需要大量樣本才能達到所需的精確度。應考慮每種橡膠化合物的標準差來比較不同的橡膠化合物。

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